论文部分内容阅读
该文以稀燃条件下碳氢化合物选择性催化还原NOx为模型反应,系统地考察了SnO2/Al2O3催化剂以及复合型催化剂(Ag/Al2O3+SnO2/Al2O3、Co-In/Al2O3、Ag/La0.6Ce0.4CoO3)对该反应的催化活性。并借助N2吸附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、NOx的程序升温脱附(NOx-TPD)和透射电镜(TEM)等手段对催化剂进行了表征,获得了如下的创新性成果:
系统地研究了制备方法和催化剂的预处理对SnO2/Al2O3催化剂活性的影响。与浸渍法和共沉淀法制备的SnO2/Al2O3催化剂相比,溶胶—凝胶法制备的SnO2/Al2O3催化剂活性最高,受水蒸汽抑制作用较弱,并且其在反应气中预处理后低温活性明显提高。合理地解释了预处理的促进作用,预处理后,原先催化剂表面高分散的SnO2发生了聚集,SnO2的聚集使得Al2O3活性位暴露出来,SnO2与Al2O3之间的协同效应使其具有更高的催化活性。为了拓宽活性温度窗口,对SnO2/Al2O3和Ag/Al2O3催化剂进行了不同的组合。其中反应气首先经过Ag/Al2O3,再经过SnO2/Al2O3的分段式催化剂效果较好。
考察了Co/Al2O3催化剂中添加处于不同族的金属h、Sn和Ag后活性的变化,发现溶胶—凝胶法制备Co-In/Al2O3双金属催化剂具有更高的低温催化活性和更宽的活性温度窗口,更重要的是其抗SO2性能明显提高。推测反应的机理为:NO在Co活性位上被氧化为NO2,C3H6在In2O3上被活化为含氧的碳氢中间产物,然后NO2和含氧碳氢中间产物在Al2O3上发生反应生成N2和CO2。共存的Co和In2O3有利于NO氧化为NO2和活化C3H6,因此促进了还原反应的进行。
用钙钛矿型复合氧化物代替传统的Al2O3作为载体,发现La0.6Ce0.4CoO3催化剂上NOx转化率远远高于文献报道值,负载Ag后活性进一步提高,并且显示出良好的抗水和抗SO2性能。通过同时测定丙烯的转化率以及考察La0.6Ce0.4CoO3及其负载Ag催化剂对NOx催化分解的活性,首次提出C3H6还原NOx反应的实质是NOx催化分解。与La3+的离子半径相近的Ag+进入La0.6Ce0.4CoO3的A位部分替代La3+,诱导催化剂产生以阴离子空位形式存在的缺陷结构,而这些缺陷结构有利于NO和氧气的吸附与活化以及晶格氧和表面氧的传输,使催化剂的表面不断产生活性位从而处于稳定的活性状态。这些因素都有利于提高Ag/La0.6Ce0.4CoO3催化剂的催化活性。